氯堿企業延伸進入氯酸鹽行業的可行性及發展前景分析

邵 軍，左 敏，趙 輝

（云南中金化學股份有限公司，云南 昆明650024）

1 氯堿行業現狀

經過長期探索，國內各省的氯堿企業依據自己所在地的能源、資源、自然環境稟賦和地方產業政策積極尋求發展自己的特色。

（1）西北氯堿企業。規模大并發展以氯堿為核心的多行業、多產業大宗耗能產品的循環經濟模式。利用資源優勢和能源優勢將水泥（建材）、熱電、煤化工（煤制油、焦炭）、純堿、硫化堿、電石、雙氧水、紡織（消耗燒堿）、鹽礦、煤礦和石灰石礦等多行業多產品聚集一體，形成一個上下游產業鏈完備的綜合性化工實體，實現多個產品綜合性成本優勢。隨著國家的產業政策調整，西北氯堿企業也在積極調整產業鏈條。

（2）南方氯堿企業。規模小并發展以氯堿為核心的特種小產品的多行業多產業集聚的精細產業鏈。

2 氯酸鈉行業現狀

目前國內氯酸鈉生產企業有20多家，國內產能在100萬t/a左右，國內最大的氯酸鈉生產企業是內蒙古中鹽化工股份有限公司，產能為10萬t/a；其他氯酸鈉生產企業生產規模都在3萬~5萬t/a；全球的產能為400萬t/a左右。國內氯酸鈉市場較為成熟，相較全球市場，中國的氯酸鈉市場需求增長明顯更高，主要集中在二氧化氯消毒劑、亞氯酸鈉、水處理、氯酸鉀、高氯酸鉀和造紙紙漿漂白等領域。

3 氯堿生產技術、氯酸鈉生產技術及氯堿企業生產氯酸鈉的技術

3.1 氯堿生產技術（不含公用工程）

（1）氯堿企業生產燒堿技術路線包括一次鹽水、二次鹽水、電解、氯氣處理、氫氣處理、鹽酸、液氯、蒸發及固堿等生產裝置，工藝流程圖見圖1。

圖1 氯堿生產工藝流程圖

（2）氯堿企業生產燒堿技術、成本及投資

a.核心是電解精制氯化鈉鹽水，生成液體燒堿、氯氣、氫氣；氯氣和氫氣合成鹽酸或氯化氫；液體燒堿直接外售或加工成固體燒堿外售；

b.項目投資成本。投資費用約3 000萬元/萬t；

c.主產品用電成本。燒堿電解電耗1 970 kW·h/t，燒堿綜合電耗2 250 kW·h/t。

3.2 氯酸鈉生產技術（不含公用工程）

（1）氯酸鈉企業生產氯酸鈉技術包括一次鹽水、二次鹽水、電解及氯酸鈉反應、氫氣處理、氯酸鈉蒸發、氯酸鈉干燥和氯酸鈉包裝等生產裝置，工藝流程簡圖見圖2。

圖2 氯酸鈉生產流程圖

（2）氯酸鈉企業生產氯酸鈉技術、成本及投資。

a.核心是電解精制鹽水，產生液體氯酸鈉和氫氣；氫氣經過處理后作為其他化工產品的原料或它用；電解液經過蒸發生產氯酸鈉，經過干燥包裝成產品外售；

b.項目投資成本。投資費用約6 000萬元/萬t；

c.用電成本。氯酸鈉電解電耗4 850 kW·h/t；氯酸鈉綜合電耗5 350 k W·h/t。

3.3 氯堿企業生產氯酸鈉的技術及路線

（1）氯堿企業生產氯酸鈉技術包括一次鹽水、二次鹽水、電解、氯氣處理及次鈉、氫氣處理、液堿蒸發固堿、氯酸鈉制備、氯酸鈉蒸發、氯酸鈉干燥和氯酸鈉包裝等生產裝置，工藝流程簡圖見圖3。

圖3 氯堿企業生產氯酸鈉生產流程圖

（2）氯酸鈉企業生產氯酸鈉技術、成本及投資。

a.核心原理是電解精制氯化鈉鹽水，產生液體燒堿、氯氣和氫氣；氯氣和燒堿反應生產氯酸鈉，氯酸鈉經過蒸發分離出氯酸鈉和氯化鈉，氯酸鈉經干燥包裝入庫外銷；分離出的氯化鈉經處理后回化鹽裝置回用；氫氣作為其他化工產品的原料或氫能源使用；液堿直接外售或經蒸發成固堿產品包裝外售；

b.項目投資成本。投資費用為5 000萬元/萬t；

c.用電成本。燒堿電解電耗1 970 kW·h/t；燒堿綜合電耗2 250 kW·h/t；折合氯酸鈉綜合電耗5 150 kW·h/t（含燒堿）；用燒堿和氯氣反應生成氯酸鈉最終用電成本略低于氯酸鈉企業生產氯酸鈉成本。

3.4 氯堿行業生產氯酸鈉的優勢

（1）國家在2020年出臺產業政策，氯酸鈉企業新建項目必須為5萬t/a以上規模；2021年4月出臺產業政策，嚴禁新建耗能項目；氯酸鈉產品市場有部分空出；

（2）2021-2022年上半年，部分亞氯酸鈉下游企業采用進口氯酸鈉填補國內市場；

（3）氯堿企業生產氯酸鈉如果按原料為氯化鈉和電計算生產成本略低于氯酸鈉行業或與其持平。

4 亞氯酸鈉行業現狀

亞氯酸鈉在氯酸鹽系列產品中，具有獨特的重要位置，19世紀40年代就有美國、日本等國的一些公司相繼投入工業化生產，產量和規模不斷擴大，目前世界上亞氯酸鈉生產廠家主要分布在亞歐及中北美地區。

4.1 亞氯酸鈉產品的應用

目前，許多國家和地區提倡使用新型漂白劑，二氧化氯、亞氯酸鈉作為氯的首選替代產品，其應用領域也在逐漸擴大。不僅用于紙槳、織物漂白、飲用水的消毒殺菌，工業及生活污水的環保處理等，還可用于水果蔬菜保鮮、水產養殖等。目前雖然有些地方不是直接應用亞氯酸鈉，而是用二氧化氯，但多數地方二氧化氯是用亞氯酸鈉來制取的。

（1）漂白劑

亞氯酸鈉的理論有效氯含量157%，純度為80%以上的工業品有效氯含量也達130%，相當于漂白粉的7倍。

亞氯酸鈉主要用于紙漿、紙張和各種纖維（如亞麻、萱麻、棉、葦類、黏膠纖維等）的漂白。因其氧化還原電位適中的特點，用于合成纖維（如洗滌等），天然纖維（如棉、麻、桑、紙漿等植物纖維）及人造纖維（如人造絲等）的漂白時，既能除去色素雜質，也不損傷纖維，可以獲得較高質量的漂白成品，這是過氧化氫及其他含氯漂白劑無可比擬的。

（2）消毒劑

目前常用的自來水消毒劑有第一代消毒劑氯氣、次氯酸鈉，第二代消毒劑漂白粉，第三代消毒劑二氧化氯。亞氯酸鈉作為第三代消毒劑，效果好、成本低、安全方便無副作用，由于轉化簡單，國內大多數二氧化氯企業都是采購亞氯酸鈉生產二氧化氯產品。用于飲用水消毒不會留下氯氣味，還可用于污水處理殺菌、除酚和除臭。目前在歐洲已開始大量使用，國內使用較少。亞氯酸鈉在消毒領域轉化為二氧化氯消毒產品的占比逐步上升，是未來發展的趨勢。

（3）脫硫脫硝工程的應用

亞氯酸鈉作為強氧化劑可廣泛用于脫硫脫硝工程，具有脫除效率高（可以幾乎100%脫除煙氣中的SO2和NO）、反應速度快、氧化與吸收一體化（同時脫硫脫硝）、無結垢、設備投資低等突出的優越性。國內在2018年前已開始運用。

（4）其他

亞氯酸鈉還用于砂糖、面粉、淀粉、油脂和蠟的漂白精煉，以及某些金屬的表面處理等。某些油田企業和煤化工企業也會大量使用亞氯酸鈉。

4.2 亞氯酸鈉行業發展趨勢

國內亞氯酸鈉生產企業有20余家，產能約50萬t/a，產量約50萬t。目前國內亞氯酸鈉年消費量接近40萬t，出口約20萬t。近年國內消費量年均增長率約20%，預計2025年消費量可達50萬t。

5 氯堿企業和傳統企業生產亞氯酸鈉的對比

5.1 傳統二氧化硫法（硫酸法）亞氯酸鈉生產工藝

原料為氯酸鈉、硫酸、二氧化硫、雙氧水和燒堿；工藝為將氯酸鈉用水溶解后加入二氧化氯發生器中，加硫酸，再加入二氧化硫與空氣的混合氣體通入發生器。在硫酸的存在下，二氧化硫與氯酸鈉發生還原反應，生成二氧化氯氣體，二氧化氯氣體進入裝有過氧化氫和液堿的鼓泡式吸收塔，生成亞氯酸鈉。反應原理為：

此方法生產的產品含有一定數量的雜質，生產每噸亞氯酸鈉產品成本為12 000元；生產每噸亞氯酸鈉產品會產生10 t左右含硫酸（總酸度為20%）、硫酸氫鈉和硫酸鈉（合計10%）的廢液，廢液進一步處理可回收硫酸鈉或氯酸鈉產品，但回收的經濟性差。

5.2 新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉生產工藝

新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉生產項目原料為鹽酸、雙氧水和燒堿；生產技術是云南中金化學股份有限公司研究的新工藝，在歐洲國家有多個項目建成，并有多年的成熟運行項目，目前國內尚無產能。

新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉生產工藝是將氯化鈉通過電解后生成氯酸鈉和氫氣，再把氯酸鈉和鹽酸加入二氧化氯發生器中進行反應，生成二氧化氯氣體和部分氯氣，將二氧化氯氣體和氯氣分離，分離的氯氣和電解產生的氫氣送至鹽酸合成裝置制備鹽酸，供二氧化氯發生器使用，分離的二氧化氯氣體送入裝有燒堿及過氧化氫的亞氯酸鈉吸收塔中，反應合成31%的液體亞氯酸鈉產品，液體亞氯酸鈉再經蒸發、結晶和干燥，得到固體產品。其反應原理如下。

生產的亞氯酸鈉產品純度極高，每噸亞氯酸鈉產品成本為7 225元；氯酸鈉和鹽酸反應生成的氯化鈉廢液可以不處理，百分之百回電解裝置使用。本技術使用原料為鹽酸，氯化鈉只是作為電解的中間載體，并且云南中金在歐洲多個項目中，運用了智能自動化控制技術，在投資4億人民幣的項目中，國內項目一般用人在200人左右，運用了智能自動化控制技術的項目用人數量為16人，實現了智能化生產。

5.3 氯堿企業生產亞氯酸鈉的技術

氯堿企業生產亞氯酸鈉原料為液體燒堿、氯氣、鹽酸和雙氧水。生產工藝是用氯氣和液體燒堿生成氯酸鈉，氯酸鈉和鹽酸在二氧化氯發生器進行反應，生成二氧化氯氣體和部分氯氣，生成的氯氣和電解產生的氫氣送至鹽酸合成裝置制備鹽酸，供二氧化氯發生器使用。二氧化氯氣體進入裝有燒堿及過氧化氫的亞氯酸鈉吸收塔中，反應合成31%的液體亞氯酸鈉產品，液體亞氯酸鈉再經蒸發、結晶和干燥，得到固體產品。主要工藝簡圖見圖4。

圖4 氯堿企業生產亞氯酸鈉工藝流程圖

此方法生產的亞氯酸鈉產品純度極高，每噸亞氯酸鈉產品成本為6 000元，氯酸鈉和鹽酸反應生成的氯化鈉廢液經過蒸發分離出氯化鈉和氯酸鈉，氯酸鈉回二氧化氯發生裝置使用，氯化鈉回化鹽工序使用，項目無廢氣、廢水和廢渣的排放。

氯堿企業生產亞氯酸鈉是一種新工藝，從氯氣和液體燒堿反應生成氯酸鈉開始，后面的反應和生產原理新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉技術基本都一樣，也就是新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉變化出的另一種新工藝，其反應原理如下。

氯堿企業生產亞氯酸鈉每噸消耗燒堿（折百）2.7 t，消耗氯氣2 t，消耗31%鹽酸1.5 t，消耗雙氧水0.5 t（27.5%實物），并產生出大量的氫氣。

5.4 生產成本、質量及投資對比

電解法-綜合法亞氯酸鈉工藝，從原子經濟性看，原料中的鈉、氯元素全部進入產品。整個工藝流程可視為NaCl轉化成NaClO2的過程，期間僅消耗電力，并聯產氫氣。

目前國內亞氯酸鈉主要采用硫酸法亞氯酸鈉工藝生產亞氯酸鈉，下面就新型電解法-綜合法亞氯酸鈉工藝與傳統硫酸法工藝路線進行對比。

5.4.1 生產成本對比

測算條件以動力電及直流電單價為0.5元/kW·h為核算基準。

（1）傳統方法（硫酸法亞氯酸鈉工藝）生產成本測算見表1，其中動力電消耗量為550 kW·h/t。

表1 傳統方法亞氯酸鈉成本（按每噸折百亞氯酸鈉計算）

（2）新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉工藝生產成本測算見表2，其中直流電消耗量為6 600 kW·h/t，動力電消耗量為350 kW·h/t。

表2 新型電解法亞氯酸鈉成本（按每噸折百亞氯酸鈉計算）

（3）氯堿企業亞氯酸鈉工藝生產成本測算見表3，其中動力電消耗量為350 kW·h/t。

表3 氯堿企業亞氯酸鈉成本（按每噸折百亞氯酸鈉計算）

5.4.2 產品指標對比

新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉工藝與硫酸法亞氯酸鈉相比產品質量均滿足中華人民共和國化工行業標準HG/T 3250-2010（工業亞氯酸鈉），新型電解法在某些指標上體現了優勢，具體情況見表4。

表4 指標對比%

5.4.3 投資經濟性對比

在同等規模產能情況下，新型電解法投資強度高于硫酸法，但因其生產成本遠低于硫酸法工藝，且附產氫氣，其利潤遠高于硫酸法。亞氯酸鈉按售價12 000元/t計算，生產規模均為1萬t/a，投資經濟性對比表見表5。

表5 投資經濟性對比表

表6 投資對比表

6 結語

自2016年開始，公司關注氯酸鈉、亞氯酸鈉產品、市場和技術，在2016-2021年，亞氯酸鈉市場價為18 000~22 000元/t，氯酸鈉市場價為4 800~6 800元/t，2022年受國內經濟下行影響，國際市場受俄烏戰爭影響，很多化工產品都開始大幅降價，2022年開始亞氯酸鈉銷售價格逐漸下降到目前的12 000元/t，氯酸鈉下降到4 500元/t。

（1）氯酸鹽行業和氯堿行業原本不交集的兩個行業，在新型電解法氯酸鈉-綜合法亞氯酸鈉工藝技術基礎上，讓氯堿行業延伸進入氯酸鹽行業變成可能，氯堿企業生產氯酸鈉和氯酸鈉企業生產氯酸鈉成本相當，并沒有什么優勢，但氯堿企業繼續延伸生產亞氯酸鈉就有很大的成本優勢，符合氯堿企業發展延伸產業鏈模式和思路。

（2）中國氯酸鈉企業基本都是民營企業，規模小、行業集中度差，主要產區集中在四川、湖南、青海、內蒙古等地區；西部的氯堿企業完全可以考慮用燒堿和氯氣生產氯酸鈉，并配套亞氯酸鈉產品。

（3）中國的亞氯酸鈉企業也基本是民營企業，80%的產能都集中在山東，個別企業建設在河北、內蒙古和廣州。國內的亞氯酸鈉企業主要使用的原料是氯酸鈉、硫酸、燒堿和雙氧水，目前為止，并沒有氯酸鈉企業生產亞氯酸鈉或是燒堿企業生產亞氯酸鈉，沒有形成上下游產業鏈關系。

（4）國內氯酸鈉產品有100萬t/a的產能，氯酸鈉是高耗能項目，在南方的氯酸鈉企業并沒有能源優勢。國際市場有300萬t/a產能，大部分都是歐美國家，國際上大多數氯酸鈉產品生產成本遠高于中國，中國西部的氯堿企業生產氯酸鈉產品有一定的成本優勢。

（5）亞氯酸鈉國內市場規模約50萬t/a，國際市場規模為80萬~100萬t/a，主要用于（轉化為二氧化氯）食品工廠、藥廠、飲用水的消毒；國內市場還主要運用于脫硫脫硝助劑，添加少量的亞氯酸鈉就可以讓脫硫脫硝效率達到超低排放標準（煙氣超低排放標準為二氧化硫＜35 mg/m3，氮氧化物＜50 mg/m3）。

（6）不管是氯酸鈉產品還是亞氯酸鈉產品，在歐美國家都設置了各種門檻，中國的企業規模小、集中度差，沒有形成合力，無法攻克各種門檻。

（7）國內及國際上的造紙企業都配套了燒堿項目和二氧化氯項目，均為自產自用，上述的亞氯酸鈉產能都沒有統計在內，生產亞氯酸鈉的中間產品包括二氧化氯，造紙用二氧化氯全球使用量不下百萬噸，怎樣降低成本、低價銷售給造紙企業，讓造紙企業脫離自產是需要研究的課題。

（8）亞氯酸鈉銷售價為12 000元/t，這個是傳統硫酸法生產亞氯酸鈉企業的成本，氯堿企業生產氯酸鈉和亞氯酸鈉，在銷售價格為12 000元/t時，利潤為5 000~7 000元/t。經濟效益有可能促使氯堿企業代替現有氯酸鈉企業生產氯酸鈉和亞氯酸鈉產品，且大量副產氫氣，為氯堿企業進入氫能源行業提供基礎。